JPH04136717A

JPH04136717A - 変位検出装置

Info

Publication number: JPH04136717A
Application number: JP25889490A
Authority: JP
Inventors: Shinji Shibata; 伸二柴田; Koichi Hayashi; 康一林
Original assignee: Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1992-05-11
Anticipated expiration: 2013-05-18
Also published as: JP2752781B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、位置や角度の変位検出のために用いられる変
位検出装置に関する。

（従来の技術）従来の変位検出装置の３例を図面を用いて説明する。

先ず、従来における第１の変位検出装置を説明する。第
４図は、その第１の変位検出装置の構成図であり、光学
式直線変位検出器びその検出回路から成る。第５図は、
その第１の変位検出装置の動作を説明するためのタイミ
ング図である。第４図において、可動体、（図示せず）
にピッチＰの第１の格子１４を設けたメインスケールエ
３が固定されている。また、固定部材（図示せず）に第
２の格子１５を設けたインデックススケール１６と、光
源１１及びコリメータレンズ１２で構成された発光手段
と、受光素子１７及び増幅回路１８Ａ　、　１８Ｂで構
成された光電変換手段とを有するスライタ（図示せず）
が固定されている。そこで、第１の格子１４と第２の格
子１５との相対移動によって生ずる光量変化が、光電変
換手段によりアナログ信号に光電変換される。第４図に
示すような変位検出装置では、一般にメインスケール１
３に設けられた第１の格子１４に対して、インデックス
スケール１６に設けられた第２の格子１５の位相は、第
１の格子のピッチを３６０°とすると０°、９０°、１
８０°、２７０゜の区分けが施されている。増幅回路１
８Ａ、１８Ｂは、メインスケール１３の変位量２に対応
じて、はぼ正弦値ＳＩＮ　（２ｙｒ　Ｚ／Ｐ）　、余弦
値（：Ｏ５（２πＺ／Ｐ）に近似した２相のアナログ信
号Ｖ３．ＶＣを出力する。アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ
）変換器１９八、１９Ｂは、第５図に示すような外部シ
ステム３１からの検出値要求信号ＤＲＱのタイミングて
アナログ信号ｖｓ、ＶＣをそれぞれサンプルし、デジタ
ル信号Ｄｓ、Ｄｃに変換して、マイクロコンピュータ２
１Ｐ、に出力する。一般に、工作機械などの制御装置で
は、検出値要求信号ＤＲＱはある一定の周期−ＴＣ）’
Ｃである。

第６図は、従来の第１の変位検出装置のマイクロコンピ
ュータ２ＩＰ、が行なう処理を示すフローチャートであ
る。そこでマイクロコンピュータ２１Ｐ１は、検出値要
求信号ＤＲＱが入力されると（ステップ５６１）、前回
の検出値要求信号ＤＲＱによって検出された変位検出値
Ｐ６をシリアル・コミュニケーション・インターフェー
ス２２に出力する（ステップ５６２）、シリアル・コミ
ュニケーション・インターフェース２２は、マイクロコ
ンピュータ２１Ｐから出力された変位検出値Ｐ、を第５
図に示すタイミングでシリアルデータＴＸＤとして外部
システム３１に出力する。その後、アナログ／デジタル
変換器１９Ａ、１９Ｂのそれぞれが増幅回路１８Ａ、１
８Ｂからの２相のアナログ信号Ｖｓ、Ｖｏをサンプルし
てデジタル信号Ｏｓ、ＤＣに変換し、マイクロコンピュ
ータ２１Ｐｌはその変換の終了を認識すると（ステップ
５６３）、内挿処理を始める（ステップ５６４）。この
内挿処理ではアナログ／デジタル変換器１９Ａ４９Ｂか
らの２相の信号ＤＳ、ＤＣを基にしてアークタンジェン
ト計算をして、ピッチＰの範囲内の位置を０〜２５５の
数値の絶対変位で表す変位データＰ、を算出する。次に
、（Ｌ１式の判定処理を行ない、第１の格子１４のピッ
チＰを越える範囲の変位データｐｕを算出する。

更に、（２）式の計算を行なうことで、はぼメインスケ
ール１３の長さまで変位検出値Ｐ、を検出することがで
きる。

Ｐａ−Ｐｕ＊２５６４ＰＬ算出が終了すると、再び検出値要求信号ＤＲＱが入力さ
れるのを待つ（ステップ５６１）。

次に、従来の第２の変位検出装置の説明をする。この従
来の変位検出装置は、装置構成は第４図に示すものと同
しであるが、マイクロコンピュータ２１Ｐ１の内部処理
が異なる例である。マイクロコンピュータＺＩＰ、が行
なう処理以外は第１の変位検出装置と同様であるので説
明は省略する。

第７図は、その第２の変位検出装置の動作を説明するタ
イミング図である。第８図は、その変位検出装置におけ
るマイクロコンピュータ２１Ｐ、か行なう処理を示すフ
ローチャートである。そこで、マイクロコンピュータ２
ＩＰ、は、検出値要求信号ＤＲＱが入力されると（ステ
ップ５８１）、アナログ／デジタル変換器１９Ａ、１９
Ｂのそれぞれが、増幅回路１８Ａ。

１８Ｂからの２相のアナログ信号Ｖｓ、ＶＣをサンプル
してデジタル信号Ｄｓ、Ｄｃに変換し、マイクロコンピ
ュータ２１Ｐ１はその変換の終了を認識すると（ステッ
プ５８２）、内挿処理を始める（ステップ５８３）。

この内挿処理ではアナログ／デジタル変換器１９八１９
Ｂからの２相の信号Ｄｓ、ＤＣを基にして、アークタン
ジェント計算をし、ピッチＰの範囲内の位置を０〜２５
５の数値の絶対変位で表す変位データＰＬを算出する。

次に（１）式の判定処理を行ない、第１の格子１４のピ
ッチＰを越える範囲の変位データＰＵを算出する。更に
、（２）式の計算を行ない、変位検出値Ｐ、をシリアル
・コミュニケーション・インターフェース２２に出力す
る（ステップ５８４）。シリアル・コミュニケーション
・インターフェース２２は、第７図に示すタイミングて
シリアルデータＴＸＤとして外部システム３１に出力す
る。変位検出値Ｐ８の出力の後、再び検出値要求信号Ｄ
ＲＱが入力されるのを待つ（ステップ５８１）。

更に、従来の第３の変位検出装置の説明をする。第９図
は、従来の変位検出装置の第３の例を示す構成図である
。マイクロコンピュータ２１Ｐ２に係る処理以外は第１
の従来技術と同様であるので説明を省略し、マイクロコ
ンピュータ２１Ｐ２のｆｆ１３１のみを以下に説明する
。第１Ｏ図は、その第３の変位検出装置の動作を説明す
るタイミング図である。第１１図は、その変位検出装置
が行なう処理を示すフローチャートである。マイクロコ
ンピュータ２１Ｐ２は、アナログ／デジタル変換開始信
号Ｃ０ＮＶをアナログ／デジタル変換器１９Ａ、１９Ｂ
のそれぞれに出力する（ステップ５ｉｌｌ）。アナログ
／デジタル変換器１９Ａ、１９Ｂは、アナログ／デジタ
ル変換開始信号Ｃ０ＮＶか入力されると、それぞれ増幅
回路１８Ａ、１８Ｂからの２相のアナログ信号Ｖ、、Ｖ
Ｃをサンプルし、デジタル信号り、、Ｄｏに変換してマ
イクロコンピュータ２１Ｐ２に出力する。マイクロコン
ピュータ２１Ｐ２は、その間アナログ／デジタル変換器
１９Ａ、１９Ｂによる変換か終了するのを待ち（ステッ
プ５１１２）　、変換か終了しデジタル信号り、、ＤＣ
か送られてくると内挿処理を始める（ステップ５１１３
）。内挿処理では、アナログ／デジタル変換器１９Ａ、
１９Ｂからの２相のデジタル信号Ｄｓ、Ｄ、を基にして
アークタンジェント計算をし、ピッチＰの範囲内の位置
をＯ〜２５５の絶対変位で表す変位データＰＬを算出す
る。次に、（１）式の判定処理を行ない、第１の格子１
４のピッチＰを越える範囲の変位データＰＵを算出する
。更に、（２）式の計算を行ない変位検出値Ｐ８を算出
する。算出の後、再びアナログ／デジタル変換開始信号
Ｃ０ＮＶをアナログ／デジタル変換器１９Ａ、１！１８
に出力する（ステップ５ｔｕ）。マイクロコンピュータ
２１Ｐ２は、このループ処理の間に検出値要求信号ＤＲ
Ｑか入力されると第１１図に示すように検出値要求割り
込み処理に入り、その直前に検出した変位検出値Ｐ、を
シリアル・コミュニケーション・インターフェース２２
に出力する（ステップ５１１４）。割り込み処理を終了
したらステップ５ｉｌｌ〜５１１３のループ処理に戻る
。

（発明が解決しようとする課題）ところが、上述した従来の第１の変位検出装置では、外
部システム３１から変位検出値か要求されると直ちに変
位検出値ｐａを出力するので外部システム３１の待ち時
間は最小となるが、変位検出値ＰＲは検出値要求信号Ｄ
ＲＱに対しての周期ＴＣＹＣ前の古い変位データである
。また従来の第２の変位検出装置では、変位検出値を要
求した時間とアナログ／デジタル変換器がサンプルする
時間とは同時であるが、外部システム３１が変位検出値
が要求してからマイクロコンピュータ２１Ｐ１か変位検
出値Ｐ。

を出力するまでに第７図に示すようにアナログ／デジタ
ル変換及び内挿処理に費やす時間ＴＣＮＶだけかかり、
外部システム３１はその分が待ち時間となり無駄となる
。更に、従来の第３の変位検出装置では、第１のものと
同じく外部システム３１から変位検出値か要求されると
直ちに変位検出値Ｐ、を出力するので外部システムの３
１待ち時間は最小となるが、アナログ／デジタル変換器
かサンプルする時間から外部システム３１が変位検出値
を要求するまでの時間は、第１０図に示すＴＲＩ　、Ｔ
Ｒ２のように一定ではなく、アナログ／デジタル変換及
び内挿に費やす時間ＴＣＮＶよりも長くなる。以上のよ
うに従来の変位検出装置では、それぞれについて一長一
短の問題点があった。

本発明は上述のような事情から成されたものであり、本
発明の目的は、外部システムが変位検出値を要求すると
直ちに変位検出値を出力することができ、しかも要求さ
れた時点に最も時間的に近い時点の変位データを常に出
力することができる変位検出装置を提供することにある
。

（課題を解決するための手段）木発明は位置や角度の変位検出のために用いられる変位
検出装置に関するものであり、本発明の上記目的は、外
部からの周期的な検出値要求信号に応じて、変位検出対
象のアナログ変位量を抽出してデジタル値に変換し前記
外部へ出力する処理手段を有する変位検出装置において
、前記検出値要求信号を入力する直前に前記処理手段に
おける処理が終了するように、前記検出値要求信号の入
力時点から所定時間を計時した後に前記処理手段に処理
起動を与える計時手段を具備することにより達成される
。

（作用）木発明にあっては、計時手段が、外部システムからの検
出値要求信号の一周期時間からアナログ／デジタル変換
処理に要する時間を差引いた時間を計時した後、処理手
段に起動を与えて変換処理を行なわせているので、この
起動から次の検出値要求信号までにアナログ／デジタル
変換が終了し、検出値要求信号が入力されると直ちに変
位検出値か出力され、しかも検出値要求信号を入力した
時点に最も時間的に近い時点の変位データが常に出力さ
れる。

（実施例）第１図は、本発明の変位検出装置の一実施例の構成図で
あり、光学式直線変位検出器とその検出回路から成る。

マイクロコンピュータ２１にタイマ４１及びＥＥＰＲＯ
Ｍ４２か接続されていること以外の構成は第９図に示す
従来例と同様である。第２図は、本発明の変位検出装置
の動作を説明するタイミング図である。第３図は、本発
明におけるマイクロコンピュータ２１が行なう処理を示
すフローチャートである。マイクロコンピュータ２１に
係わる処理以外は従来の第３の変位検出装置と同様であ
るので説明は省略し、マイクロコンピュータ２１の処理
とタイマー４１及びＥＥＰＲＯＭ４２の機能のみを説明
する。

そこで、予めＥＥＰＲＯＭ４２には検出値要求信号ＤＲ
Ｑの周期Ｔｃｙｃからアナログ／デジタル変換及び内挿
処理にかかる時間ＴＣＮＶを引いた時間であるタイマデ
ータＴＣを記憶させておく。マイクロコンピュータ２１
は、検出値要求信号ＤＲＱが入力されると（ステップ５
３１）、直前に検出された変位検出値Ｐ６をシリアル・
コミュニケーション・インターフェース２２に出力する
（ステップ５３２）。シリアル・コミュニケーション・
インターフェース２２は入力した変位検出値Ｐ８をシリ
アルデータＴＸＤ　として外部システム３１に出力する
。マイクロコンピュータ２１は、次にＥＥＰＩ（０Ｍ４
２に記憶されているタイマデータＴＣを読み出してタイ
マ４１にセットする（ステップ５３３）。タイマ４１は
、第２図に示すように、マイクロコンピュータ２工によ
りセットされたタイマデータＴＣの時間だけそのセット
時から経過すると、アナログ／デジタル変換器１９八、
１９Ｂのそれぞれにアナログ／デジタル変換開始信号Ｃ
０ＮＶを出力する。

マイクロコンピュータ２１は、アナログ／デジタル変換
器１９Ａ、１９Ｂの変換が終了するのを待ち（ステップ
５３４）、変換が終了すると内挿処理を始める（ステッ
プ５３５）。内挿処理では、アナログ／デジタル変換器
１９Ａ、１９Ｂからの２相のデジタル信号り、、ＤＣを
基にしてアークタンジェント計算をし、ピッチＰの範囲
内の位置を０〜２５５の絶対変位で表す変位データＰＬ
を算出する。次に、前述の（１）式の判定処理を行ない
、第１の格子１４のピッチＰを越える範囲の変位データ
ＰＵを算出する。更に、前述の（２）式の計算を行ない
変位検出値ＰＢを算出する。算出の後、再び検出値要求
信号ＤＲＱが入力されるのを待つ（ステップ５３１）。

尚、上述した実施例ではＥＥＦＲＯＭ４２に記憶された
タイマデータＴＣをその都度読み出してタイマ４１にセ
ットしているが、電源投入時にシリアル・コミュニケー
ション・インターフェース２２を通じて外部システム３
工より送られるタイマデータＴＣをマイクロコンピュー
タ２１内部のＲＡＭにセットするようにしてもよい。

また、アナログ／デジタル変換器１９Ａ、１９Ｂ　、マ
イクロコンピュータ２１、シリアル・コミュニケーショ
ン・インターフェース２２、ＥＥＰＲＯＭ４２及びタイ
マ４１の機能としてフリーランニングタイマをそれぞれ
内蔵したワンチップマイクロコンピュータを用いても同
様の動作を実現できる。

更に、ここでは光学式直線変位検出器を用いた変位検出
装置について説明したか、その他にもレゾルバ等の回転
変位検出装置を用いた場合でも本発明は同様に実現でき
る。

（発明の効果）以上のように本発明の変位検出装置によれば、記憶手段
に検出値要求信号の一周期からアナログ／デジタル変換
及び内挿処理に要する時間を差引いた時間を記憶させて
おき、計時手段が、外部システムからの周期的な検出値
要求信号を入力してからその時間たけ計時した後にデジ
タル変換処理に起動を与えているので、その起動から次
の検出値要求信号までの時間にアナログ／デジタル変換
と内挿処理が終了し、検出値要求信号が入力されると直
ちに変位検出値が出力でき、しかも変位検出値を要求さ
れた時点に最も時間的に近い時点の変位データを常に出
力することができる。

また、本発明によれば検圧タイミングを任意に設定でき
るのて、他の変位検出装置と検出タイミングを容易に等
しくすることができ、工作機械等の多軸制御装置への応
用もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の変位検出装置における一実施例の構成
図、第２図は本発明の変位検出装置の動作を説明するタ
イミング図、第３図は第１図に示すマイクロコンピュー
タが行なう処理を示すフローチャート、第４図は従来に
おける第１及び第２の変位検出装置の構成図、第５図は
従来における第１の変位検出装置の動作を説明するタイ
ミング図、第６図は従来における第１の変位検出装置の
マイクロコンピュータが行なう処理を示すフローチャー
ト、第７図は従来における第２の変位検出装置の動作を
説明するタイミング図、第８図は従来における第２の変
位検出装置のマイクロコンピュータが行なう処理を示す
フローチャート、第９図は従来における第３の変位検出
装置の構成図、第１０図は従来における第３の変位検出
装置の動作を説明するタイミング図、第１１図は第９図
に示すマイクロコンピュータが行なう処理を示すフロー
チャートである。１１・・・光源、１２・・・コリメータレンズ、１３・
・・メインスケール、１４・・・第１の格子、１５・・
・第２の格子、１６・・・インデックススケール、１７
・・・受光素子、１８Ａ１８Ｂ・・・増幅回路、１９Ａ
、１９Ｂ・・・アナログ／デジタル変換回路、２１．２
ＩＰ＋　、２１Ｐ２・・・マイクロコンピュータ、２２
・・・シリアル・コミュニケーション・インターフェー
ス、３１・・・外部システム、４１・・・タイマ、４２
・・・ＥＥＰＲＯＭ。

Claims

【特許請求の範囲】１、外部からの周期的な検出値要求信号に応じて、変位
検出対象のアナログ変位量を抽出してデジタル値に変換
し前記外部へ出力する処理手段を有する変位検出装置に
おいて、前記検出値要求信号を入力する直前に前記処理
手段における処理が終了するように、前記検出値要求信
号の入力時点から所定時間を計時した後に前記処理手段
に処理起動を与える計時手段を具備するようにしたこと
を特徴とする変位検出装置。２、前記計時手段は、前記検出値要求信号の一周期時間
から前記デジタル値への変換処理に要する時間を差し引
いた時間を前記所定時間として計時するようにした請求
項１に記載の変位検出装置。３、前記所定時間のデータを記憶する記憶手段を有する
請求項１に記載の変位検出装置。